第1章 緒論

1、<p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1研究背景和意義</p><p><b>　　1.1.1概述</b></p><p>　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的迅速發(fā)展，近年來，我國(guó)城市化進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，城市的數(shù)量、規(guī)模以及城市人口都有了巨大的增長(zhǎng)。同時(shí)作為城市化的產(chǎn)物之一高層建筑

2、不僅在數(shù)量上越來越多，而且在高度上也越來越高。據(jù)1995年初步統(tǒng)計(jì)，我國(guó)高層建筑高度超過100米的己有100多棟，正在設(shè)計(jì)和加緊興建的200米以上的高層建筑有26棟，其中6棟超過300米。相應(yīng)地，基坑開挖的深度也越來越大，如武漢的國(guó)貿(mào)大廈基坑開挖到地面以下16.8米，北京市經(jīng)貿(mào)委大樓，地下四層結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋置深度為地面以下30米，上海的經(jīng)貿(mào)委大廈主樓基坑預(yù)計(jì)開挖到地面以下32米。由此可見，我國(guó)高層建筑數(shù)量的越來越多，建筑面積越來越大，基坑

3、向大深度、大面積方向發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。</p><p>　　目前，許多高層建筑在密集的建筑群中施工，由于施工場(chǎng)地狹窄，鄰近常有必須保護(hù)的永久性建筑和市政公用設(shè)施，深基坑開挖不可盲目放坡，而且對(duì)基坑穩(wěn)定和位移控制要求很高，使得深基坑工程的設(shè)計(jì)與施工難度越來越大，深基坑降水就是其中之一。</p><p>　　在地下水位較高的地區(qū)開挖基坑時(shí)，含水層被切斷，地下水會(huì)不斷滲入到深基坑內(nèi)。為提供地下

4、工程作業(yè)條件，防止與地下水有關(guān)的涌砂、邊坡失穩(wěn)及地面變形、地基承載力下降等危害，必須對(duì)地下水進(jìn)行處理。特別是對(duì)位于沿海、沿江的大城市來說，深基坑開挖中的降水問題顯得尤為重要。如我國(guó)長(zhǎng)江中下游沿岸城市大都位于長(zhǎng)江一級(jí)階地之上地基呈典型的二元結(jié)構(gòu)，上部由透水性弱、力學(xué)強(qiáng)度低的粘性土層組成，下部由力學(xué)強(qiáng)度高、透水性強(qiáng)的砂、礫、卵石層組成，富水性好，在兩層結(jié)構(gòu)之間，間或出現(xiàn)厚度不一的粉砂過渡層，抗?jié)B強(qiáng)度低，這樣更增加了地下工程支護(hù)與施工的難度。

5、</p><p>　　由于基坑開挖時(shí)，支護(hù)一般只是臨時(shí)性工程，提供設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料不足與所處理的工程復(fù)雜性之間常形成矛盾，導(dǎo)致目前降水設(shè)計(jì)中存在許多局限。近10年間，由于基坑開挖深度過大，地下水位高，地基土質(zhì)軟弱等不良地質(zhì)條件，加上深基坑開挖支護(hù)技術(shù)不成熟，施工隊(duì)伍素質(zhì)低等一系列原因，導(dǎo)致了我國(guó)深基坑工程失事頻繁，由此造成的損失高達(dá)數(shù)十億元，同時(shí)產(chǎn)生惡劣的社會(huì)影響。深基坑失事的主要原因涉及兩方面的問題。一是深基坑支

6、護(hù)體系失穩(wěn);二是深基坑開挖引起周圍環(huán)境條件的惡化。主要表現(xiàn)在:基坑坍塌，地層過度變形，地面沉降，地下管線斷裂事故。在基坑開挖與降水過程中，邊坡的地下水產(chǎn)生較大水力坡度，地下水向坑內(nèi)滲流易產(chǎn)生管涌，流砂和坑底隆起【1】。實(shí)踐中還常因帷幕結(jié)構(gòu)防滲條件差，引起坑外水土流失造成地層產(chǎn)生位移與沉降;當(dāng)基坑以下有一高水頭的承壓含水層，在基坑開挖至一定深度后，坑底至含水層頂板之間的土體壓力小于承壓水的浮托力時(shí)，坑底就產(chǎn)生突涌，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻沉降

7、;此外，有些工程雖已認(rèn)識(shí)到降水工作的重要性，為了給施工創(chuàng)造良好工程條件，保證施工質(zhì)量和安全，進(jìn)行大量抽水，忽視了因降水而引起的環(huán)境問題。上海某隧道復(fù)線工程，在基坑開挖</p><p>　　全施工，又不致于對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生太大的影響，不引起較大的沉降與側(cè)向位移。</p><p>　　1.1.2建筑工程基坑的發(fā)展概況</p><p>　　改革開發(fā)以來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城

8、市建設(shè)和建筑工業(yè)的迅猛發(fā)展，許多高層、高層建筑及道路、橋涵、地下管線、地質(zhì)災(zāi)害治理等工程建設(shè)項(xiàng)目，如雨后春筍般的拔地而起。城市建設(shè)的發(fā)展，帶動(dòng)地下空間的發(fā)展，目前各類用途的地下空間已在世界各大城市中得到開發(fā)利用，諸如地下停車庫(kù)、地下街道、地下商城、地下醫(yī)院、地下倉(cāng)庫(kù)、地下民防工事以及多種地下民用和工業(yè)設(shè)施等。同時(shí)，地下工程建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)量和規(guī)模也迅速增大，如高層建筑物基坑、大型管道的深溝槽、越江隧道的暗埋矩形段及地鐵工程的車站深基坑等。近

9、20年來，我國(guó)己建成高層建筑累計(jì)超過1.3億廳，到2002年，我國(guó)已建成100m以上的高層建筑約320幢，且有幾十幢200一3oom及以上的超高層建筑正在計(jì)劃設(shè)計(jì)或施工中【2、3】。像上海金茂大廈，地上88層，塔樓的開挖深度達(dá)一19.65m，裙房開挖深度為一-11.5m，基礎(chǔ)開挖面積約2萬㎡，樓層高度達(dá)420.5m;深圳地王大廈高達(dá)325m;廣州中天大廈高達(dá)322m;它們躋身于當(dāng)今世界20座超級(jí)巨廈之列，令人矚目【4】。還有為了迎接20

10、08年第29屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)在首都北京舉行，進(jìn)行的奧林匹克運(yùn)動(dòng)場(chǎng)基坑的開挖，也屬于深大</p><p>　　1.1.3水利工程基坑的發(fā)展概況</p><p>　　在中國(guó)幾千年的歷史中，農(nóng)業(yè)一直是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的主要部門，而水利則是農(nóng)業(yè)的命</p><p>　　水利的發(fā)展不僅對(duì)于中國(guó)古代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，同時(shí)對(duì)現(xiàn)代我國(guó)的</p><p&g

11、t;　　濟(jì)建設(shè)仍然起著十分重要的作用。從大禹治水開始，我國(guó)治水的歷史己有幾千年。幾千</p><p>　　來，水利活動(dòng)綿延不斷，水利成就舉世無雙。古代勞動(dòng)人民修建了鄭國(guó)渠、都江堰、靈</p><p>　　大運(yùn)河等大批水利工程，在歷史上對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起過重要的作用【5’。新中國(guó)成立</p><p>　　來，水利建設(shè)一直受到黨和政府的高度重視，特別是改革開放20年來，

12、我國(guó)水利工程</p><p>　　設(shè)事業(yè)得到迅猛發(fā)展，取得了舉世注目的偉大成就。經(jīng)過60年來的水利工程建設(shè)，初</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　控制了洪澇災(zāi)害，在防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)、水保等方面發(fā)揮了巨大的社會(huì)效益</p><p>　　環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，為促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展做

13、出了重大貢獻(xiàn)【6，。</p><p>　　目前我國(guó)許多大型水利設(shè)施都在完建和正在建設(shè)之中，隨著三門峽、丹江口、葛洲壩</p><p>　　官?gòu)d、觀音閣等一大批水利水電工程的相繼建成，特別是三峽、小浪底、二灘等巨型水</p><p>　　工程的建設(shè)，標(biāo)志著我國(guó)水利工程建設(shè)邁上了新臺(tái)階，跨入了世界先進(jìn)水平【”。</p><p>　　水利工程的建設(shè)

14、推動(dòng)了水利基坑的建設(shè)發(fā)展，在許多大型水利工程中，由于工程地</p><p>　　條件和水文條件非常復(fù)雜的地區(qū)，同時(shí)這幾年的水利工程規(guī)模也越來越大，如目前世界</p><p>　　最大的水利樞紐一三峽水利樞紐，這樣必然會(huì)帶來更深、更大和更為復(fù)雜的水利基坑建設(shè)</p><p>　　因此，水利基坑朝著更深、更大、更復(fù)雜的方向在發(fā)展著。</p><p&g

15、t;　　1.2基坑降水的研究現(xiàn)狀</p><p>　　隨著近年來水利建設(shè)工程的地質(zhì)、水文條件越來越復(fù)雜，大型水利基坑的設(shè)計(jì)和施</p><p>　　是一個(gè)不容忽視的話題。同時(shí)由于高層建筑、地鐵、隧道、地事等工程的深開挖‘8、”</p><p>　　(DeePExcvaation)，深基礎(chǔ)工程和地下空間的開發(fā)利用己日益成為建筑工程中一個(gè)引人</p>&l

16、t;p>　　目的技術(shù)難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。無論是水利工程的基坑，還是建筑基坑，深基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)</p><p>　　施工是一個(gè)涉及工程、水文、地質(zhì)、程結(jié)構(gòu)、工程施工、工程管理的系統(tǒng)工程，是融巖</p><p>　　工程、結(jié)構(gòu)工程、工程施工程管理的系統(tǒng)工程，是建筑、水利行業(yè)科技進(jìn)步和發(fā)展的標(biāo)</p><p>　　之一。尤其10年來我國(guó)基坑工程得到迅猛發(fā)展【‘。、“’，

17、大量的工程實(shí)踐大大豐富和提高</p><p>　　國(guó)在基坑工程領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)水平。但是，基坑工程是實(shí)用性、經(jīng)驗(yàn)性極強(qiáng)的學(xué)科，是隨</p><p>　　工程實(shí)踐不斷提高的學(xué)科。近10余年的工程實(shí)踐既有大量成功的經(jīng)驗(yàn)，也有失敗的教訓(xùn)，</p><p>　　更有一系列有待進(jìn)一步解決的問題，如在基坑開挖過程中，有的含水層被切斷，地下水</p><p>

18、　　可避免地會(huì)不斷滲入到基坑內(nèi)，由此引來了基坑方面的問題，如何控制好地下水，減小</p><p>　　對(duì)基坑開挖和周圍環(huán)境的負(fù)面影響，成為深基坑開挖與支護(hù)工程中一個(gè)十分重要的方面，</p><p>　　成為現(xiàn)代城市高層建筑和樞紐建設(shè)的重要巖土工程問題之一，而且基坑降水的成功與否，</p><p>　　將關(guān)系到整個(gè)施工過程的進(jìn)展，同時(shí)也關(guān)系到施工人員的性命與安危，對(duì)地

19、下水處理的</p><p>　　壞，是基坑工程成敗的重要因素，是深基礎(chǔ)地下建筑物施工中一個(gè)重要而又較難解決的</p><p>　　工環(huán)節(jié)，如果基坑降水失敗，輕則可能造成施工進(jìn)度緩慢、影響工程施工進(jìn)度和增加工</p><p>　　投資，重則造成基坑報(bào)廢，甚至人員傷亡，因此基坑降水應(yīng)引起高視。</p><p>　　雖然基坑降水越來越引起人們的高度

20、重視，但因基坑降水失敗而發(fā)生的事故也屢屢</p><p>　　現(xiàn)，如天津無縫鋼管總廠某基坑工程事故，由于沒有采取有效坑降水，當(dāng)基坑開挖完畢，</p><p>　　發(fā)現(xiàn)設(shè)備樁和支護(hù)樁均向基坑方向位移、傾斜，不斷增大，基坑邊坡出現(xiàn)裂縫，支護(hù)樁</p><p>　　移800一1200llull，主扎機(jī)基坑中的樁位移超過400Inln的占78.5%，位移超過600Inln的

21、占42.8%，</p><p>　　若按國(guó)家規(guī)范的允許偏移量為截面邊長(zhǎng)的50%，則有90%樁的位移量超出規(guī)范允許值，</p><p>　　情況在基坑工程中較為少見【‘2’。這樣，就促使工程技術(shù)人員以新的眼光來審視工程這</p><p>　　西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文</p><p>　　古老課題，使許多新的經(jīng)驗(yàn)和理論的研究方法得以出現(xiàn)和成熟。&

22、lt;/p><p>　　基坑降水技術(shù)早在1896年德國(guó)建造柏林地下鐵道時(shí)就開始采用。隨后世界各國(guó)在</p><p>　　建水壩、水電站泵站、隧道、高層建筑的地下室、市政工程等工程中分別采用了不同的</p><p><b>　　水方法。</b></p><p>　　在我國(guó)，井點(diǎn)降水方法是新中國(guó)成立后才逐步發(fā)展起來的，早在五、六

23、十年代，在</p><p>　　北重工業(yè)基地建設(shè)、鞍山鋼鐵公司、包頭鋼鐵公司、太原鋼鐵公司等重大工程項(xiàng)目建設(shè)</p><p>　　采用了輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)降水取得良好的降水效果【‘3’。我國(guó)沿海一帶如上海、天津</p><p>　　廣州等地先后廣泛地應(yīng)用管井降水并取得成功。進(jìn)入八十年代以后，建筑與市政工程迅</p><p>　　發(fā)展，特別是高

24、層建筑發(fā)展非?？欤@些高層建筑都有一至二層地下室，個(gè)別的有三層</p><p>　　下室，這些地下室的基坑開挖都需要進(jìn)行基坑降水，極大地促進(jìn)了基坑降水技術(shù)的發(fā)</p><p>　　在基坑開挖施工中，為了避免產(chǎn)生流砂、管涌，防止坑壁土體坍塌，保證施工安全</p><p>　　工程質(zhì)量，必須對(duì)地下水進(jìn)行有效的治理。在基坑工程施工中，對(duì)地下水的治理一般要</p>

25、;<p>　　兩個(gè)方面進(jìn)行，一是堵截地下水;二是降低地下水位。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)地下水進(jìn)行堵截</p><p>　　方法有鋼板樁、地下連續(xù)墻、稀漿槽、夾心墻、防滲垂直帷幕、防滲水平帷幕及凍結(jié)法</p><p>　　當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r(shí)，應(yīng)進(jìn)行基坑降水，我國(guó)在1965年的北京地鐵施工中采用</p><p>　　深井降水;到七十年代，己發(fā)展到采用電滲法、真

26、空法、噴射井點(diǎn)等單項(xiàng)技術(shù)或多項(xiàng)技</p><p>　　綜合應(yīng)用的局面，最大降水深度達(dá)186m，最大排水量達(dá)3000m3/h。</p><p>　　1.3基坑降水井群優(yōu)化的研究現(xiàn)狀</p><p>　　基坑排水是施工中為排除地下水干擾，保證施工安全和工程質(zhì)量而廣泛采用的必要</p><p>　　施，常用的方法有明溝排水和井點(diǎn)降水兩種。而關(guān)于基坑

27、降水井群的布置有多種方法，</p><p>　　據(jù)不同的地質(zhì)條件，地理狀況有不同的布置形式，但很顯然，基坑降水井的數(shù)量越多，</p><p>　　間距越密集，井底深度越大，抽水量越多，地下水位下降得越多，因此基坑底板也就越</p><p>　　全，但是與之同時(shí)增加的還有基坑降水所需的成本，以及井深加大后，井周圍滲透坡降</p><p>　　否

28、還能得到保證等問題均會(huì)出現(xiàn)。人們?cè)诨咏邓牟贾弥锌偸窍Ｍ诮o定的條件下</p><p>　　到在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上盡量符合理想的設(shè)計(jì)方案，因此如何合理地布置降水井群的數(shù)目、位</p><p>　　間距及合理地確定降水井的井底深度和井半徑成了降水工程設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)者們不得不著</p><p><b>　　考慮問題。</b></p><

29、p>　　一個(gè)正確的深基坑工程降水設(shè)計(jì)，既要保證整個(gè)基坑地下水位降到要求的地下水</p><p>　　又要保證基坑的安全。在安全的前提下設(shè)計(jì)要合理，又能節(jié)約造價(jià)、方便施工、縮短工</p><p>　　因此，深基坑工程降水的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要從以下幾方面進(jìn)行:</p><p>　　(1)技術(shù)的可行性、先進(jìn)性以及施工工藝的可行性;</p><p>

30、<b>　　(2)經(jīng)濟(jì)效益;</b></p><p><b>　　(3)環(huán)境影響;</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　(4)工期。</b></p><p>　　“優(yōu)化設(shè)計(jì)‘，‘，”是現(xiàn)代補(bǔ)算機(jī)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)

31、展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，是根據(jù)</p><p>　　優(yōu)化原理和方法綜合各個(gè)方面的因素，以人機(jī)對(duì)話或“自動(dòng)搜索”的方式，選出在現(xiàn)有</p><p>　　程條件下的最佳設(shè)計(jì)方案的一種設(shè)計(jì)方法?，F(xiàn)如今，最優(yōu)化方法在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)工程</p><p>　　計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在實(shí)踐中發(fā)展成為了一門新興的學(xué)科。實(shí)踐證明，</p><p>　

32、　利用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)，可使設(shè)計(jì)周期大大縮短，設(shè)計(jì)效率大大提高。己有資料表明，</p><p>　　優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法節(jié)約5%一10%的資金。</p><p>　　優(yōu)化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代工程分析最佳設(shè)計(jì)的四種主要方法之一。這四種方法是有限元分析</p><p>　　最優(yōu)化分析、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和數(shù)值仿真。最優(yōu)化方法是根據(jù)目標(biāo)要求和條件限制，建立待最</p>

33、<p>　　化問題的數(shù)學(xué)模型，通過反復(fù)迭代數(shù)學(xué)模型中設(shè)計(jì)變量的靈敏度來確定每個(gè)變量，然后</p><p>　　到結(jié)點(diǎn)的新位置，并在模型中自動(dòng)修復(fù)，直到滿足靈敏度要求。</p><p>　　與最優(yōu)化方法幾乎同時(shí)發(fā)展形成的另一門新興學(xué)科人工智能，是研究盡可能地用機(jī)</p><p>　　體現(xiàn)或模擬人的智能行為的科學(xué)。人工智能的研究方向是:對(duì)各種模型(包括專家

34、系統(tǒng)</p><p>　　基于邏輯的心理模型、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型、定性物理模型及可視知識(shí)模型等)的獲得、表</p><p>　　及使用的計(jì)算方法。人工智能理論中有以下兩個(gè)分支可用于問題的優(yōu)化處理:一種是人</p><p>　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是一種結(jié)構(gòu)化模型，它由一定數(shù)量的神經(jīng)元以及一定的權(quán)值聯(lián)系而成，不同</p><p>　　組織結(jié)構(gòu)，構(gòu)成不同的模型

35、，描述不同的對(duì)象，具有不同的性能，實(shí)現(xiàn)不同的目的。它</p><p>　　以用于聯(lián)想記憶和優(yōu)化計(jì)算等。另外一種是遺傳算法，是在計(jì)算機(jī)上模擬生命進(jìn)化機(jī)制，</p><p>　　它根據(jù)適者生存，優(yōu)勝劣汰等自然進(jìn)化規(guī)則進(jìn)行搜索計(jì)算和問題求解。對(duì)許多數(shù)學(xué)上難</p><p>　　求解或明顯失效的問題，特別是最優(yōu)化問題，遺傳算法提供了一種新途徑。現(xiàn)今，己出</p>

36、<p>　　將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模擬退火及禁忌搜索等算法規(guī)劃是為現(xiàn)代優(yōu)化計(jì)算方法之</p><p><b>　　念。</b></p><p>　　對(duì)于基坑降水來說，目前，在國(guó)內(nèi)降水井群方案布置的優(yōu)化設(shè)計(jì)己有多人進(jìn)行過研究，</p><p>　　優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)的選擇有多種，大多數(shù)是以工程造價(jià)最小為目標(biāo)函數(shù)，即以較低的<

37、;/p><p>　　價(jià)而達(dá)到降水的目的，也有以井深、井距的合理配置達(dá)到最佳效果為優(yōu)化條件。李金軒“</p><p>　　以總排水量最小為目標(biāo)函數(shù)，在保證基坑安全施工的前提下，使得每口井以最佳排水量</p><p>　　行抽水，且滿足排水井?dāng)?shù)目最少，進(jìn)行井群的優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)虎維岳【‘6’也以總疏水量</p><p>　　小為目標(biāo)函數(shù)，以井位和疏干水

38、量為決策變量，以不同點(diǎn)的疏干降深為控制約束條件，</p><p>　　修正單純形優(yōu)化計(jì)算的方法和理論，對(duì)礦井疏干井群進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，而王彩會(huì)“，’則以</p><p>　　坑降水出水量最小作為目標(biāo)函數(shù)，應(yīng)用Excel的線性規(guī)劃方法進(jìn)行井群優(yōu)化設(shè)計(jì)，以盡</p><p>　　能小的降水量將區(qū)域地下水降低到預(yù)定的水位;滕凱“8’、柳寶田、張永亮“，’以基坑井</p&

39、gt;<p>　　排水的總費(fèi)用最小建立目標(biāo)函數(shù)，采用非線性規(guī)劃的方法，對(duì)基坑井群降水進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p>　　郭金敏【川采用大井法計(jì)算出基坑涌水量、單井出水量，確定出井眼數(shù)、井間距，后采</p><p>　　井群互阻公式來驗(yàn)證設(shè)計(jì)降深是否滿足，來對(duì)基坑降水井進(jìn)行布置設(shè)計(jì);王曉霞、溫天勝</p><p>　　萬怡、孫敏‘2‘’采用三種不同降水井布

40、置方案進(jìn)行反復(fù)計(jì)算比較，最后得出最優(yōu)化的方案</p><p>　　西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文</p><p>　　蘇鳳全、尤春峰、張煥【22’智根據(jù)實(shí)際抽水實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)方程，進(jìn)而進(jìn)行</p><p>　　坑降水井群布置方案的對(duì)比分析，從而取得較理想的效果;劉秀婷、李存法、夏傳良</p><p>　　把有限單元法用于基坑降水工程，并給

41、出數(shù)學(xué)模型、計(jì)算方法及程序運(yùn)用技巧，則可以</p><p>　　確、快速地進(jìn)行基坑抽降水超前模擬計(jì)算，依此進(jìn)行基坑降水的優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)果通過工</p><p>　　實(shí)踐檢驗(yàn)，此法是基坑降水工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的一種有效的數(shù)值計(jì)算方法，取得了較好的效</p><p>　　還有關(guān)錦荷等用排水溝代替排水井列的有限單元法分析滲流場(chǎng)‘2‘’。因此，對(duì)于基坑井</p>&l

42、t;p>　　降水來說，其方法眾多。</p><p>　　1.4影響基坑降水工程質(zhì)量的主要因素</p><p>　　(l)降水方案的設(shè)計(jì)是否合理是影響基坑降水工程質(zhì)量的首要因素</p><p>　　降水方案設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，這是保障降水工程質(zhì)量的前提。由于基坑</p><p>　　水工程水文、地質(zhì)條件的復(fù)雜性和特殊性，降水場(chǎng)地內(nèi)

43、地下水的埋藏條件、各含水層的</p><p>　　力參數(shù)等的不確定性，還有施工方案中施工說明不明確、不詳細(xì)，例如成孔方法、井管</p><p>　　料、濾料規(guī)格、洗井方式等要求不明確，這些都會(huì)影響基坑降水方案的成功，對(duì)于降水</p><p>　　案的成功與否，除了受客觀因素影響之外，也有人為的主觀因素，那就是設(shè)計(jì)人員在不</p><p>　　

44、入了解、分析研究降水參數(shù)的前提下，盡憑借經(jīng)驗(yàn)對(duì)基坑工程進(jìn)行降水方案設(shè)計(jì)，這也</p><p>　　導(dǎo)致基坑降水失敗的主要因素之一。</p><p>　　(2)施工質(zhì)量的好壞是影響基坑降水工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素</p><p>　　許多工程實(shí)踐證明施工質(zhì)量問題是影響設(shè)計(jì)方案實(shí)施成敗的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)方案合理但</p><p>　　工時(shí)不按設(shè)計(jì)要求施工，隨

45、意改變或省去某些施工工序，勢(shì)必影響基坑降水工程質(zhì)量，</p><p>　　終導(dǎo)致降水失敗。因此，希望在進(jìn)行降水方案設(shè)計(jì)時(shí)，必須全面了解工程情況，包括水</p><p>　　地質(zhì)條件、施工條件、工期要求、經(jīng)濟(jì)造價(jià)等，要有兩個(gè)以上方案相比較，才能得出最</p><p>　　的降水方案【’5’。</p><p>　　1.5本文研究的主要內(nèi)容<

46、/p><p>　　近10年的水利工程基坑和建筑基坑工程實(shí)踐表明，在基坑降水工程中既有大量成</p><p>　　的經(jīng)驗(yàn)，也有不少失敗的教訓(xùn)，更有一系列有待進(jìn)一步解決的問題。降水工程的優(yōu)劣是</p><p>　　響基坑支護(hù)、基礎(chǔ)工程施工等其它后續(xù)工程能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵。因此，認(rèn)真分析影響</p><p>　　水工程質(zhì)量的原因，總結(jié)降水工程中的經(jīng)驗(yàn)教

47、訓(xùn)，探索提高基坑降水工程質(zhì)量的措施，</p><p>　　水利事業(yè)和城市現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，對(duì)基坑降水的設(shè)計(jì)和施</p><p>　　做一專門研究非常必要，也很有實(shí)際意義。目前，由于對(duì)基坑降水井群優(yōu)化布置方案的</p><p>　　規(guī)方法中，比較常見的是“大井”法和有限單元法，“大井”法用于降水井群的優(yōu)化設(shè)</p><p&g

48、t;　　過于簡(jiǎn)化，考慮因素太簡(jiǎn)單，且單井出水量是均等的，不符合基坑工程降水井出水量的</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　際情況。因此找一種介于兩者之間的基坑降水井群的優(yōu)化方法，既能達(dá)到基坑降水要求，</p><p>　　還能減少部分工作量是非常必要的。目標(biāo)函數(shù)法則可以解決這方面的問題，同時(shí)對(duì)于一</p>

49、<p>　　不太復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)滲流場(chǎng)有相當(dāng)好的應(yīng)用價(jià)值。但前人所采用的目標(biāo)函數(shù)法建立的數(shù)</p><p>　　模型中，所考慮的約束條件不夠完全，只考慮基坑內(nèi)控制點(diǎn)水位降深和降水井單井出水</p><p>　　大于零的條件是不夠的，由于對(duì)于一定的地質(zhì)水文條件，每口降水井均應(yīng)存在一個(gè)最大</p><p>　　深的問題，尤其是針對(duì)完整井，降水井井深要小于隔水

50、底板高程，同時(shí)降水井井深要在</p><p>　　泵允許揚(yáng)程之內(nèi)，因此應(yīng)增加這個(gè)控制條件，才能達(dá)到比較滿意的設(shè)計(jì)效果，符合工程</p><p><b>　　際需要【26】。</b></p><p>　　本文在前人研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前研究中存在的如何設(shè)計(jì)出一個(gè)合理經(jīng)濟(jì)的降水</p><p>　　案，做了如下幾個(gè)方面的工作

51、:</p><p>　　一、進(jìn)一步闡述了基坑降水的方法與基本理論，提出以井?dāng)?shù)為設(shè)計(jì)變量，即井?dāng)?shù)從</p><p>　　到某一個(gè)具體的無窮大值，逐個(gè)計(jì)算，然后根據(jù)井?dāng)?shù)等距離布置降水井，以地下水向完</p><p>　　井群的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)公式為約束條件計(jì)算基坑的總體涌水量，在滿足邊界條件和基坑降水要</p><p>　　的情況下，選擇基坑的總體涌水量

52、最小對(duì)應(yīng)的井?dāng)?shù)為最終的設(shè)計(jì)井?dāng)?shù)，確定最終的優(yōu)化</p><p>　　案。然后利用visualc++編寫程序提供一個(gè)優(yōu)化界面，以便于只需要提供一定的參數(shù)</p><p>　　得到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　二、利用建立的基坑降水優(yōu)化界面，通過設(shè)計(jì)參數(shù)井深和井徑與設(shè)計(jì)變量降水井?dāng)?shù)</p><p>　　響的討論，得出井深、井徑對(duì)設(shè)計(jì)變量井

53、數(shù)影響的變化規(guī)律。</p><p>　　三、以地下水的滲流理論為基礎(chǔ)，采用優(yōu)化界面對(duì)某購(gòu)物廣場(chǎng)工程基坑降水實(shí)例的</p><p>　　化方案和降水井的點(diǎn)位布置方式，利用Seep3D進(jìn)行此實(shí)例的三維滲流有限元計(jì)算分析。</p><p>　　然后通過對(duì)建立的基坑降水優(yōu)化界面和三維滲流的計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析，來驗(yàn)證優(yōu)化程</p><p>　　的合理性